ํ์ด์ฌ์ ์ฌ์ฉํ์ฌ ์ค๋์ค ํฉ์ฑ ๋ฐ ๋์งํธ ์ ํธ ์ฒ๋ฆฌ(DSP)์ ์ธ๊ณ๋ฅผ ํํํ์ธ์. ํํ์ ์์ฑํ๊ณ , ํํฐ๋ฅผ ์ ์ฉํ๋ฉฐ, ์ฒ์๋ถํฐ ์ฌ์ด๋๋ฅผ ๋ง๋๋ ๋ฐฉ๋ฒ์ ๋ฐฐ์๋๋ค.
์ฌ์ด๋ ํด๋ฐฉ: ํ์ด์ฌ์ ์ด์ฉํ ์ค๋์ค ํฉ์ฑ ๋ฐ ๋์งํธ ์ ํธ ์ฒ๋ฆฌ ์ฌ์ธต ํ๊ตฌ
ํค๋ํฐ์์ ํ๋ฌ๋์ค๋ ์์ ๋ถํฐ ๋น๋์ค ๊ฒ์์ ๋ชฐ์ ๊ฐ ๋์น๋ ์ฌ์ด๋์ค์ผ์ดํ, ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ ์ฐ๋ฆฌ ๊ธฐ๊ธฐ์ ์์ฑ ๋น์์ ์ด๋ฅด๊ธฐ๊น์ง, ๋์งํธ ์ค๋์ค๋ ํ๋ ์ํ์ ํ์์ ์ธ ๋ถ๋ถ์ ๋๋ค. ํ์ง๋ง ์ด ์ฌ์ด๋๋ค์ด ์ด๋ป๊ฒ ๋ง๋ค์ด์ง๋์ง ๊ถ๊ธํด ๋ณด์ ์ ์ด ์๋์? ์ด๊ฒ์ ๋ง๋ฒ์ด ์๋๋๋ค. ๋ฐ๋ก ๋์งํธ ์ ํธ ์ฒ๋ฆฌ(DSP)๋ผ๊ณ ์๋ ค์ง ์ํ, ๋ฌผ๋ฆฌํ, ์ปดํจํฐ ๊ณผํ์ ๋งคํน์ ์ธ ์กฐํฉ์ ๋๋ค. ์ค๋ ์ฐ๋ฆฌ๋ ๋ฒ ์ผ ๋ค์ ์ง์ค์ ๋ฐํ๊ณ , ํ์ด์ฌ์ ํ์ ํ์ฉํ์ฌ ์ฌ์ด๋๋ฅผ ์ฒ์๋ถํฐ ์์ฑํ๊ณ , ์กฐ์ํ๊ณ , ํฉ์ฑํ๋ ๋ฐฉ๋ฒ์ ๋ณด์ฌ๋๋ฆด ๊ฒ์ ๋๋ค.
์ด ๊ฐ์ด๋๋ ๊ฐ๋ฐ์, ๋ฐ์ดํฐ ๊ณผํ์, ์์ ๊ฐ, ์์ ๊ฐ, ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ ์ฝ๋์ ์ฐฝ์์ฑ์ ๊ต์ฐจ์ ์ ๋ํด ๊ถ๊ธํดํ๋ ๋ชจ๋ ๋ถ๋ค์ ์ํ ๊ฒ์ ๋๋ค. DSP ์ ๋ฌธ๊ฐ๋ ๋ ธ๋ จํ ์ค๋์ค ์์ง๋์ด์ผ ํ์๋ ์์ต๋๋ค. ํ์ด์ฌ์ ๋ํ ๊ธฐ๋ณธ์ ์ธ ์ดํด๋ง ์๋ค๋ฉด, ๊ณง ์์ ๋ง์ ๋ ํนํ ์ฌ์ด๋์ค์ผ์ดํ๋ฅผ ๋ง๋ค ์ ์์ ๊ฒ์ ๋๋ค. ์ฐ๋ฆฌ๋ ๋์งํธ ์ค๋์ค์ ๊ทผ๋ณธ์ ์ธ ๊ตฌ์ฑ ์์๋ฅผ ํ๊ตฌํ๊ณ , ๊ณ ์ ์ ์ธ ํํ์ ์์ฑํ๋ฉฐ, ์๋ฒจ๋กํ์ ํํฐ๋ก ํํ์ ํ์ฑํ๊ณ , ์ฌ์ง์ด ๋ฏธ๋ ์ ๋์ฌ์ด์ ๋ ๊ตฌ์ถํ ๊ฒ์ ๋๋ค. ์ปดํจํ ์ด์ ์ค๋์ค์ ํ๊ธฐ์ฐฌ ์ธ๊ณ๋ก ์ฌ์ ์ ์์ํด ๋ด ์๋ค.
๋์งํธ ์ค๋์ค์ ๊ตฌ์ฑ ์์ ์ดํดํ๊ธฐ
๋จ ํ ์ค์ ์ฝ๋๋ฅผ ์์ฑํ๊ธฐ ์ ์, ์ปดํจํฐ์์ ์ฌ์ด๋๊ฐ ์ด๋ป๊ฒ ํํ๋๋์ง ์ดํดํด์ผ ํฉ๋๋ค. ๋ฌผ๋ฆฌ์ ์ธ ์ธ๊ณ์์ ์ฌ์ด๋๋ ์๋ ฅ์ ์ฐ์์ ์ธ ์๋ ๋ก๊ทธ ํ๋์ ๋๋ค. ๋์งํธ์ธ ์ปดํจํฐ๋ ์ฐ์์ ์ธ ํ๋์ ์ ์ฅํ ์ ์์ต๋๋ค. ๋์ , ๋งค์ด ํ๋์ ์์ฒ ๊ฐ์ ์ค๋ ์ท, ์ฆ ์ํ์ ์ฐ์ต๋๋ค. ์ด ๊ณผ์ ์ ์ํ๋ง์ด๋ผ๊ณ ํฉ๋๋ค.
์ํ ๋ ์ดํธ
์ํ ๋ ์ดํธ๋ ์ด๋น ์ผ๋ง๋ ๋ง์ ์ํ์ด ์ฐํ๋์ง๋ฅผ ๊ฒฐ์ ํฉ๋๋ค. ๋จ์๋ ํค๋ฅด์ธ (Hz)์ ๋๋ค. ์ํ ๋ ์ดํธ๊ฐ ๋์์๋ก ์๋ณธ ์ํ๋ฅผ ๋ ์ ํํ๊ฒ ํํํ์ฌ ๋ ๋์ ์ถฉ์ค๋์ ์ค๋์ค๋ฅผ ์์ฑํฉ๋๋ค. ์ผ๋ฐ์ ์ธ ์ํ ๋ ์ดํธ๋ ๋ค์๊ณผ ๊ฐ์ต๋๋ค.
- 44100 Hz (44.1 kHz): ์ค๋์ค CD์ ํ์ค์ ๋๋ค. ์ด๋ Nyquist-Shannon ์ํ๋ง ์ด๋ก ์ ๋ฐ๋ผ ์ ํ๋์๋๋ฐ, ์ด ์ด๋ก ์ ์ํ ๋ ์ดํธ๊ฐ ํฌ์ฐฉํ๋ ค๋ ์ต๊ณ ์ฃผํ์์ ์ต์ ๋ ๋ฐฐ ์ด์์ด์ด์ผ ํ๋ค๊ณ ๋ช ์ํฉ๋๋ค. ์ธ๊ฐ์ ๊ฐ์ฒญ ๋ฒ์๊ฐ ์ฝ 20,000 Hz๊น์ง์ด๋ฏ๋ก, 44.1 kHz๋ ์ถฉ๋ถํ ๋ฒํผ๋ฅผ ์ ๊ณตํฉ๋๋ค.
- 48000 Hz (48 kHz): ์ ๋ฌธ๊ฐ์ฉ ๋น๋์ค ๋ฐ ๋์งํธ ์ค๋์ค ์ํฌ์คํ ์ด์ (DAW)์ ํ์ค์ ๋๋ค.
- 96000 Hz (96 kHz): ํจ์ฌ ๋ ๋์ ์ ํ๋๋ฅผ ์ํด ๊ณ ํด์๋ ์ค๋์ค ์ ์์ ์ฌ์ฉ๋ฉ๋๋ค.
์ฐ๋ฆฌ์ ๋ชฉ์ ์ ์ํด, ์ฐ๋ฆฌ๋ ์ฃผ๋ก 44100 Hz๋ฅผ ์ฌ์ฉํ ๊ฒ์ ๋๋ค. ์ด๋ ํ์ง๊ณผ ๊ณ์ฐ ํจ์จ์ฑ ์ฌ์ด์์ ํ๋ฅญํ ๊ท ํ์ ์ ๊ณตํ๊ธฐ ๋๋ฌธ์ ๋๋ค.
๋นํธ ์ฌ๋
์ํ ๋ ์ดํธ๊ฐ ์๊ฐ ํด์๋๋ฅผ ๊ฒฐ์ ํ๋ค๋ฉด, ๋นํธ ์ฌ๋๋ ์งํญ(๋ณผ๋ฅจ) ํด์๋๋ฅผ ๊ฒฐ์ ํฉ๋๋ค. ๊ฐ ์ํ์ ํด๋น ํน์ ์๊ฐ์ ํ๋ ์งํญ์ ๋ํ๋ด๋ ์ซ์์ ๋๋ค. ๋นํธ ์ฌ๋๋ ๊ทธ ์ซ์๋ฅผ ์ ์ฅํ๋ ๋ฐ ์ฌ์ฉ๋๋ ๋นํธ ์์ ๋๋ค. ๋นํธ ์ฌ๋๊ฐ ๋์์๋ก ๊ฐ๋ฅํ ์งํญ ๊ฐ์ด ๋ง์์ ธ ๋ ํฐ ๋ค์ด๋ด๋ฏน ๋ ์ธ์ง(๊ฐ์ฅ ์์ ์๋ฆฌ์ ๊ฐ์ฅ ํฐ ์๋ฆฌ ์ฌ์ด์ ์ฐจ์ด)์ ๋ ๋ฎ์ ๋ ธ์ด์ฆ ํ๋ก์ด๋ฅผ ์ป์ ์ ์์ต๋๋ค.
- 16๋นํธ: CD์ ํ์ค์ผ๋ก, 65,536๊ฐ์ง์ ๊ฐ๋ฅํ ์งํญ ๋ ๋ฒจ์ ์ ๊ณตํฉ๋๋ค.
- 24๋นํธ: ์ ๋ฌธ๊ฐ์ฉ ์ค๋์ค ์ ์์ ํ์ค์ผ๋ก, 1,670๋ง ๊ฐ ์ด์์ ๋ ๋ฒจ์ ์ ๊ณตํฉ๋๋ค.
NumPy์ ๊ฐ์ ๋ผ์ด๋ธ๋ฌ๋ฆฌ๋ฅผ ์ฌ์ฉํ์ฌ ํ์ด์ฌ์์ ์ค๋์ค๋ฅผ ์์ฑํ ๋, ์ฐ๋ฆฌ๋ ์ผ๋ฐ์ ์ผ๋ก ์ต๋ ์ ๋ฐ๋๋ฅผ ์ํด ๋ถ๋ ์์์ ์ซ์(์: -1.0์์ 1.0 ์ฌ์ด)๋ก ์์ ํฉ๋๋ค. ์ด๋ค์ ํ์ผ์ ์ ์ฅํ๊ฑฐ๋ ํ๋์จ์ด๋ฅผ ํตํด ์ฌ์ํ ๋ ํน์ ๋นํธ ์ฌ๋(์: 16๋นํธ ์ ์)๋ก ๋ณํ๋ฉ๋๋ค.
์ฑ๋
์ด๊ฒ์ ๋จ์ํ ์ค๋์ค ์คํธ๋ฆผ์ ์๋ฅผ ๋ํ๋ ๋๋ค. ๋ชจ๋ ธ ์ค๋์ค๋ ํ๋์ ์ฑ๋์ ๊ฐ์ง๋ฉฐ, ์คํ ๋ ์ค ์ค๋์ค๋ ๋ ๊ฐ(์ผ์ชฝ๊ณผ ์ค๋ฅธ์ชฝ)๋ฅผ ๊ฐ์ ธ ๊ณต๊ฐ๊ฐ๊ณผ ๋ฐฉํฅ์ฑ์ ๋ง๋ญ๋๋ค.
ํ์ด์ฌ ํ๊ฒฝ ์ค์ ํ๊ธฐ
์์ํ๋ ค๋ฉด ๋ช ๊ฐ์ง ํ์ ํ์ด์ฌ ๋ผ์ด๋ธ๋ฌ๋ฆฌ๊ฐ ํ์ํฉ๋๋ค. ์ด๋ค์ ์์น ๊ณ์ฐ, ์ ํธ ์ฒ๋ฆฌ, ์๊ฐํ ๋ฐ ์ค๋์ค ์ฌ์์ ์ํ ์ฐ๋ฆฌ์ ๋๊ตฌ ํคํธ๋ฅผ ๊ตฌ์ฑํฉ๋๋ค.
pip๋ฅผ ์ฌ์ฉํ์ฌ ์ค์นํ ์ ์์ต๋๋ค.
pip install numpy scipy matplotlib sounddevice
๊ฐ ๋ผ์ด๋ธ๋ฌ๋ฆฌ์ ์ญํ ์ ๊ฐ๋ตํ๊ฒ ์ดํด๋ณด๊ฒ ์ต๋๋ค.
- NumPy: ํ์ด์ฌ ๊ณผํ ์ปดํจํ ์ ์ด์์ ๋๋ค. ์ฐ๋ฆฌ๋ ์ด๊ฒ์ ์ฌ์ฉํ์ฌ ์ซ์ ๋ฐฐ์ด์ ์์ฑํ๊ณ ์กฐ์ํ ๊ฒ์ด๋ฉฐ, ์ด ๋ฐฐ์ด๋ค์ด ์ค๋์ค ์ ํธ๋ฅผ ๋ํ๋ผ ๊ฒ์ ๋๋ค.
- SciPy: NumPy ์์ ๊ตฌ์ถ๋์์ผ๋ฉฐ, ํํ ์์ฑ ๋ฐ ํํฐ๋ง์ ํฌํจํ ๊ด๋ฒ์ํ ์ ํธ ์ฒ๋ฆฌ ์๊ณ ๋ฆฌ์ฆ ์ปฌ๋ ์ ์ ์ ๊ณตํฉ๋๋ค.
- Matplotlib: ํ์ด์ฌ์ ์ฃผ์ ํ๋กํ ๋ผ์ด๋ธ๋ฌ๋ฆฌ์ ๋๋ค. ์ฐ๋ฆฌ์ ํํ์ ์๊ฐํํ๊ณ ์ฒ๋ฆฌ ํจ๊ณผ๋ฅผ ์ดํดํ๋ ๋ฐ ๋งค์ฐ ์ค์ํฉ๋๋ค.
- SoundDevice: NumPy ๋ฐฐ์ด์ ์ปดํจํฐ ์คํผ์ปค๋ฅผ ํตํด ์ค๋์ค๋ก ์ฌ์ํ๋ ๋ฐ ํธ๋ฆฌํ ๋ผ์ด๋ธ๋ฌ๋ฆฌ์ ๋๋ค. ๊ฐ๋จํ๊ณ ํฌ๋ก์ค ํ๋ซํผ ์ธํฐํ์ด์ค๋ฅผ ์ ๊ณตํฉ๋๋ค.
ํํ ์์ฑ: ํฉ์ฑ์ ํต์ฌ
์๋ฌด๋ฆฌ ๋ณต์กํ ์ฌ์ด๋๋ผ๋ ๋จ์ํ๊ณ ๊ธฐ๋ณธ์ ์ธ ํํ์ ์กฐํฉ์ผ๋ก ๋ถํด๋ ์ ์์ต๋๋ค. ์ด๋ค์ ์ฐ๋ฆฌ ์๋ฆฌ ํ๋ ํธ์ ๊ธฐ๋ณธ ์์์ ๋๋ค. ์ด๋ค์ ์์ฑํ๋ ๋ฐฉ๋ฒ์ ๋ฐฐ์๋ด ์๋ค.
์ฌ์ธํ: ๊ฐ์ฅ ์์ํ ํค
์ฌ์ธํ๋ ๋ชจ๋ ์ฌ์ด๋์ ์ ๋์ ์ธ ๊ตฌ์ฑ ์์์ ๋๋ค. ์ค๋ฒํค์ด๋ ํ๋ชจ๋์ด ์๋ ๋จ์ผ ์ฃผํ์๋ฅผ ๋ํ๋ ๋๋ค. ๋งค์ฐ ๋ถ๋๋ฝ๊ณ ๊นจ๋ํ๋ฉฐ ์ข ์ข 'ํ๋ฃจํธ ๊ฐ์' ์๋ฆฌ๋ก ๋ฌ์ฌ๋ฉ๋๋ค. ์ํ ๊ณต์์ ๋ค์๊ณผ ๊ฐ์ต๋๋ค.
y(t) = Amplitude * sin(2 * ฯ * frequency * t)
't'๋ ์๊ฐ์ ๋ํ๋ ๋๋ค. ์ด๊ฒ์ ํ์ด์ฌ ์ฝ๋๋ก ๋ฒ์ญํด ๋ด ์๋ค.
import numpy as np
import sounddevice as sd
import matplotlib.pyplot as plt
# --- Global Parameters ---
SAMPLE_RATE = 44100 # samples per second
DURATION = 3.0 # seconds
# --- Waveform Generation ---
def generate_sine_wave(frequency, duration, sample_rate, amplitude=0.5):
"""Generate a sine wave.
Args:
frequency (float): The frequency of the sine wave in Hz.
duration (float): The duration of the wave in seconds.
sample_rate (int): The sample rate in Hz.
amplitude (float): The amplitude of the wave (0.0 to 1.0).
Returns:
np.ndarray: The generated sine wave as a NumPy array.
"""
# Create an array of time points
t = np.linspace(0, duration, int(sample_rate * duration), False)
# Generate the sine wave
# 2 * pi * frequency is the angular frequency
wave = amplitude * np.sin(2 * np.pi * frequency * t)
return wave
# --- Example Usage ---
if __name__ == "__main__":
# Generate a 440 Hz (A4 note) sine wave
frequency_a4 = 440.0
sine_wave = generate_sine_wave(frequency_a4, DURATION, SAMPLE_RATE)
print("Playing 440 Hz sine wave...")
# Play the sound
sd.play(sine_wave, SAMPLE_RATE)
sd.wait() # Wait for the sound to finish playing
print("Playback finished.")
# --- Visualization ---
# Plot a small portion of the wave to see its shape
plt.figure(figsize=(12, 4))
plt.plot(sine_wave[:500])
plt.title("Sine Wave (440 Hz)")
plt.xlabel("Sample")
plt.ylabel("Amplitude")
plt.grid(True)
plt.show()
์ด ์ฝ๋์์ np.linspace๋ ์๊ฐ ์ถ์ ๋ํ๋ด๋ ๋ฐฐ์ด์ ์์ฑํฉ๋๋ค. ๊ทธ๋ฐ ๋ค์ ์ด ์๊ฐ ๋ฐฐ์ด์ ์ํ๋ ์ฃผํ์๋ก ์ค์ผ์ผ๋ง๋ ์ฌ์ธ ํจ์๋ฅผ ์ ์ฉํฉ๋๋ค. ๊ฒฐ๊ณผ๋ ๊ฐ ์์๊ฐ ์ํ์ ์ํ์ธ NumPy ๋ฐฐ์ด์
๋๋ค. ์ด๋ฅผ sounddevice๋ก ์ฌ์ํ๊ณ matplotlib์ผ๋ก ์๊ฐํํ ์ ์์ต๋๋ค.
๋ค๋ฅธ ๊ธฐ๋ณธ ํํ ํ์ํ๊ธฐ
์ฌ์ธํ๋ ์์ํ์ง๋ง, ํญ์ ๊ฐ์ฅ ํฅ๋ฏธ๋ก์ด ๊ฒ์ ์๋๋๋ค. ๋ค๋ฅธ ๊ธฐ๋ณธ ํํ๋ค์ ํ๋ชจ๋์ด ํ๋ถํ์ฌ ๋ ๋ณต์กํ๊ณ ๋ฐ์ ํน์ฑ(์์)์ ๊ฐ์ง๋๋ค. scipy.signal ๋ชจ๋์ ์ด๋ค์ ์์ฑํ๋ ํธ๋ฆฌํ ํจ์๋ฅผ ์ ๊ณตํฉ๋๋ค.
๊ตฌํํ
๊ตฌํํ๋ ์ต๋ ์งํญ๊ณผ ์ต์ ์งํญ ์ฌ์ด๋ฅผ ์ฆ์ ์ ํํฉ๋๋ค. ํ์ ํ๋ชจ๋๋ง ํฌํจํฉ๋๋ค. ๋ฐ๊ณ ๊ฐ๋ ๊ฐ์ผ๋ฉฐ ๋ค์ '๊ณตํํ๊ฑฐ๋' '๋์งํธ'์ ์ธ ์๋ฆฌ๋ฅผ ๋ด๋ฉฐ, ์ข ์ข ์ด๊ธฐ ๋น๋์ค ๊ฒ์ ์์ ๊ณผ ๊ด๋ จ์ด ์์ต๋๋ค.
from scipy import signal
# Generate a square wave
square_wave = 0.5 * signal.square(2 * np.pi * 440 * np.linspace(0, DURATION, int(SAMPLE_RATE * DURATION), False))
# sd.play(square_wave, SAMPLE_RATE)
# sd.wait()
ํฑ๋ํ
ํฑ๋ํ๋ ์ ํ์ ์ผ๋ก ์ฆ๊ฐํ ๋ค์ ์ฆ์ ์ต์๊ฐ์ผ๋ก ๋จ์ด์ง๋๋ค(๋๋ ๊ทธ ๋ฐ๋). ๋ชจ๋ ์ ์ ํ๋ชจ๋(์ง์ ๋ฐ ํ์ ๋ชจ๋)์ ํฌํจํ์ฌ ๋งค์ฐ ํ๋ถํฉ๋๋ค. ์ด๋ก ์ธํด ๋งค์ฐ ๋ฐ๊ณ ์๋๋ฌ์ด ์๋ฆฌ๋ฅผ ๋ด๋ฉฐ, ๋์ค์ ๋ค๋ฃฐ ๊ฐ์ฐ ํฉ์ฑ์ ์ํ ํ์์ ์ธ ์์์ ์ ๋๋ค.
# Generate a sawtooth wave
sawtooth_wave = 0.5 * signal.sawtooth(2 * np.pi * 440 * np.linspace(0, DURATION, int(SAMPLE_RATE * DURATION), False))
# sd.play(sawtooth_wave, SAMPLE_RATE)
# sd.wait()
์ผ๊ฐํ
์ผ๊ฐํ๋ ์ ํ์ ์ผ๋ก ์ฆ๊ฐํ๊ณ ๊ฐ์ํฉ๋๋ค. ๊ตฌํํ์ ๋ง์ฐฌ๊ฐ์ง๋ก ํ์ ํ๋ชจ๋๋ง ํฌํจํ์ง๋ง, ๊ทธ ์งํญ์ ํจ์ฌ ๋ ๋น ๋ฅด๊ฒ ๊ฐ์ํฉ๋๋ค. ์ด๋ ๊ตฌํํ๋ณด๋ค ๋ ๋ถ๋๋ฝ๊ณ ์จํํ ์๋ฆฌ๋ฅผ ๋ด๋ฉฐ, ์ฌ์ธํ์ ๊ฐ๊น์ง๋ง ์ฝ๊ฐ ๋ '๋ฐ๋๊ฐ'์ด ์์ต๋๋ค.
# Generate a triangle wave (a sawtooth with 0.5 width)
triangle_wave = 0.5 * signal.sawtooth(2 * np.pi * 440 * np.linspace(0, DURATION, int(SAMPLE_RATE * DURATION), False), width=0.5)
# sd.play(triangle_wave, SAMPLE_RATE)
# sd.wait()
ํ์ดํธ ๋ ธ์ด์ฆ: ๋ฌด์์์ฑ์ ์๋ฆฌ
ํ์ดํธ ๋ ธ์ด์ฆ๋ ๋ชจ๋ ์ฃผํ์์์ ๋์ผํ ์๋์ง๋ฅผ ํฌํจํ๋ ์ ํธ์ ๋๋ค. ์ ์ ๊ธฐ๋ ํญํฌ์ '์ฌ์ด์ด' ์๋ฆฌ์ฒ๋ผ ๋ค๋ฆฝ๋๋ค. ์ฌ๋ฒ์ฆ๋ ์ค๋ค์ด ๋๋ผ๊ณผ ๊ฐ์ ํ์ ๊ธฐ ์ฌ์ด๋์ ๋ถ์๊ธฐ ํจ๊ณผ๋ฅผ ๋ง๋๋ ๋ฐ ๋งค์ฐ ์ ์ฉํฉ๋๋ค. ์์ฑํ๋ ๊ฒ์ ๋๋๋๋ก ๊ฐ๋จํฉ๋๋ค.
# Generate white noise
num_samples = int(SAMPLE_RATE * DURATION)
white_noise = np.random.uniform(-1, 1, num_samples)
# sd.play(white_noise, SAMPLE_RATE)
# sd.wait()
๊ฐ์ฐ ํฉ์ฑ: ๋ณต์ก์ฑ ๊ตฌ์ถ
ํ๋์ค ์ํ์ ์กฐ์ ํ ํธ๋ฆฌ์(Joseph Fourier)๋ ์ด๋ค ๋ณต์กํ ์ฃผ๊ธฐ์ ์ธ ํํ์ด๋ ๋จ์ํ ์ฌ์ธํ์ ํฉ์ผ๋ก ๋ถํด๋ ์ ์๋ค๋ ๊ฒ์ ๋ฐ๊ฒฌํ์ต๋๋ค. ์ด๊ฒ์ด ๊ฐ์ฐ ํฉ์ฑ์ ๊ธฐ์ด์ ๋๋ค. ๋ค๋ฅธ ์ฃผํ์(ํ๋ชจ๋)์ ์งํญ์ ์ฌ์ธํ๋ฅผ ์ถ๊ฐํจ์ผ๋ก์จ ์๋กญ๊ณ ํ๋ถํ ์์์ ๊ตฌ์ฑํ ์ ์์ต๋๋ค.
๊ธฐ๋ณธ ์ฃผํ์์ ์ฒ์ ๋ช ๊ฐ์ง ํ๋ชจ๋์ ์ถ๊ฐํ์ฌ ๋ ๋ณต์กํ ํค์ ๋ง๋ค์ด ๋ด ์๋ค.
def generate_complex_tone(fundamental_freq, duration, sample_rate):
t = np.linspace(0, duration, int(sample_rate * duration), False)
# Start with the fundamental frequency
tone = 0.5 * np.sin(2 * np.pi * fundamental_freq * t)
# Add harmonics (overtones)
# 2nd harmonic (octave higher), lower amplitude
tone += 0.25 * np.sin(2 * np.pi * (2 * fundamental_freq) * t)
# 3rd harmonic, even lower amplitude
tone += 0.12 * np.sin(2 * np.pi * (3 * fundamental_freq) * t)
# 5th harmonic
tone += 0.08 * np.sin(2 * np.pi * (5 * fundamental_freq) * t)
# Normalize the waveform to be between -1 and 1
tone = tone / np.max(np.abs(tone))
return tone
# --- Example Usage ---
complex_tone = generate_complex_tone(220, DURATION, SAMPLE_RATE)
sd.play(complex_tone, SAMPLE_RATE)
sd.wait()
์ด๋ค ํ๋ชจ๋์ ์ด๋ค ์งํญ์ผ๋ก ์ถ๊ฐํ ์ง ์ ์คํ๊ฒ ์ ํํจ์ผ๋ก์จ ์ค์ ์ ๊ธฐ์ ์๋ฆฌ๋ฅผ ๋ชจ๋ฐฉํ๊ธฐ ์์ํ ์ ์์ต๋๋ค. ์ด ๊ฐ๋จํ ์์ ๋ง์ผ๋ก๋ ํ๋ฒํ ์ฌ์ธํ๋ณด๋ค ํจ์ฌ ๋ ํ๋ถํ๊ณ ํฅ๋ฏธ๋ก์ด ์๋ฆฌ๋ฅผ ๋ ๋๋ค.
์๋ฒจ๋กํ(ADSR)๋ก ์ฌ์ด๋ ํ์ฑํ๊ธฐ
์ง๊ธ๊น์ง ์ฐ๋ฆฌ์ ์ฌ์ด๋๋ ๊ฐ์๊ธฐ ์์ํ๊ณ ๊ฐ์๊ธฐ ๋ฉ์ท์ต๋๋ค. ์ฌ์ ์๊ฐ ๋ด๋ด ์ผ์ ํ ๋ณผ๋ฅจ์ ์ ์งํ์ฌ ๋งค์ฐ ๋ถ์์ฐ์ค๋ฝ๊ณ ๋ก๋ด์ฒ๋ผ ๋ค๋ฆฝ๋๋ค. ์ค์ ์ธ๊ณ์์ ์ฌ์ด๋๋ ์๊ฐ์ด ์ง๋จ์ ๋ฐ๋ผ ์งํํฉ๋๋ค. ํผ์๋ ธ ์์ ๋ ์นด๋กญ๊ณ ํฐ ์์์ ๊ฐ์ง๊ณ ๋น ๋ฅด๊ฒ ์ฌ๋ผ์ง๋ ๋ฐ๋ฉด, ๋ฐ์ด์ฌ๋ฆฐ์ผ๋ก ์ฐ์ฃผ๋๋ ์์ ์ ์ฐจ์ ์ผ๋ก ๋ณผ๋ฅจ์ด ์ปค์ง ์ ์์ต๋๋ค. ์ฐ๋ฆฌ๋ ์งํญ ์๋ฒจ๋กํ๋ฅผ ์ฌ์ฉํ์ฌ ์ด๋ฌํ ๋์ ์ธ ์งํ๋ฅผ ์ ์ดํฉ๋๋ค.
ADSR ๋ชจ๋ธ
๊ฐ์ฅ ์ผ๋ฐ์ ์ธ ์๋ฒจ๋กํ ์ ํ์ ๋ค ๊ฐ์ง ๋จ๊ณ๋ฅผ ๊ฐ์ง ADSR ์๋ฒจ๋กํ์ ๋๋ค.
- ์ดํ(Attack): ์ฌ์ด๋๊ฐ ๋ฌด์์์ ์ต๋ ์งํญ์ผ๋ก ๋๋ฌํ๋ ๋ฐ ๊ฑธ๋ฆฌ๋ ์๊ฐ์ ๋๋ค. ๋น ๋ฅธ ์ดํ์ ํ์ ๊ธฐ์ ์ด๊ณ ๋ ์นด๋ก์ด ์ฌ์ด๋(๋๋ผ ํํธ์ฒ๋ผ)๋ฅผ ๋ง๋ญ๋๋ค. ๋๋ฆฐ ์ดํ์ ๋ถ๋๋ฝ๊ณ ์ ์ฅํ ์ฌ์ด๋(์คํธ๋ง ํจ๋์ฒ๋ผ)๋ฅผ ๋ง๋ญ๋๋ค.
- ๋์ผ์ด(Decay): ์ฌ์ด๋๊ฐ ์ต๋ ์ดํ ๋ ๋ฒจ์์ ์์คํ ์ธ ๋ ๋ฒจ๋ก ๊ฐ์ํ๋ ๋ฐ ๊ฑธ๋ฆฌ๋ ์๊ฐ์ ๋๋ค.
- ์์คํ ์ธ(Sustain): ์์ด ์ง์๋๋ ๋์ ์ฌ์ด๋๊ฐ ์ ์งํ๋ ์งํญ ๋ ๋ฒจ์ ๋๋ค. ์ด๊ฒ์ ์๊ฐ์ด ์๋๋ผ ๋ ๋ฒจ์ ๋๋ค.
- ๋ฆด๋ฆฌ์ฆ(Release): ์์ด ํด์ ๋ ํ ์ฌ์ด๋๊ฐ ์์คํ ์ธ ๋ ๋ฒจ์์ ๋ฌด์์ผ๋ก ์ฌ๋ผ์ง๋ ๋ฐ ๊ฑธ๋ฆฌ๋ ์๊ฐ์ ๋๋ค. ๊ธด ๋ฆด๋ฆฌ์ฆ๋ ์์คํ ์ธ ํ๋ฌ์ ๋ฐ์ ํผ์๋ ธ ์์ฒ๋ผ ์ฌ์ด๋๋ฅผ ์ฌ์ด ์๊ฒ ๋ง๋ญ๋๋ค.
ํ์ด์ฌ์์ ADSR ์๋ฒจ๋กํ ๊ตฌํํ๊ธฐ
์ฐ๋ฆฌ๋ NumPy ๋ฐฐ์ด๋ก ADSR ์๋ฒจ๋กํ๋ฅผ ์์ฑํ๋ ํจ์๋ฅผ ๊ตฌํํ ์ ์์ต๋๋ค. ๊ทธ๋ฐ ๋ค์ ๊ฐ๋จํ ์์๋ณ ๊ณฑ์ ์ ํตํด ์ด ์๋ฒจ๋กํ๋ฅผ ํํ์ ์ ์ฉํฉ๋๋ค.
def adsr_envelope(duration, sample_rate, attack_time, decay_time, sustain_level, release_time):
num_samples = int(duration * sample_rate)
attack_samples = int(attack_time * sample_rate)
decay_samples = int(decay_time * sample_rate)
release_samples = int(release_time * sample_rate)
sustain_samples = num_samples - attack_samples - decay_samples - release_samples
if sustain_samples < 0:
# If times are too long, adjust them proportionally
total_time = attack_time + decay_time + release_time
attack_time, decay_time, release_time = \
attack_time/total_time*duration, decay_time/total_time*duration, release_time/total_time*duration
attack_samples = int(attack_time * sample_rate)
decay_samples = int(decay_time * sample_rate)
release_samples = int(release_time * sample_rate)
sustain_samples = num_samples - attack_samples - decay_samples - release_samples
# Generate each part of the envelope
attack = np.linspace(0, 1, attack_samples)
decay = np.linspace(1, sustain_level, decay_samples)
sustain = np.full(sustain_samples, sustain_level)
release = np.linspace(sustain_level, 0, release_samples)
return np.concatenate([attack, decay, sustain, release])
# --- Example Usage: Plucky vs. Pad Sound ---
# Pluck sound (fast attack, quick decay, no sustain)
pluck_envelope = adsr_envelope(DURATION, SAMPLE_RATE, 0.01, 0.2, 0.0, 0.5)
# Pad sound (slow attack, long release)
pad_envelope = adsr_envelope(DURATION, SAMPLE_RATE, 0.5, 0.2, 0.7, 1.0)
# Generate a harmonically rich sawtooth wave to apply envelopes to
saw_wave_for_env = generate_complex_tone(220, DURATION, SAMPLE_RATE)
# Apply envelopes
plucky_sound = saw_wave_for_env * pluck_envelope
pad_sound = saw_wave_for_env * pad_envelope
print("Playing plucky sound...")
sd.play(plucky_sound, SAMPLE_RATE)
sd.wait()
print("Playing pad sound...")
sd.play(pad_sound, SAMPLE_RATE)
sd.wait()
# Visualize the envelopes
plt.figure(figsize=(12, 6))
plt.subplot(2, 1, 1)
plt.plot(pluck_envelope)
plt.title("Pluck ADSR Envelope")
plt.subplot(2, 1, 2)
plt.plot(pad_envelope)
plt.title("Pad ADSR Envelope")
plt.tight_layout()
plt.show()
๋์ผํ ๊ธฐ๋ณธ ํํ์ด ๋ค๋ฅธ ์๋ฒจ๋กํ๋ฅผ ์ ์ฉํ๋ ๊ฒ๋ง์ผ๋ก ์ผ๋ง๋ ๊ทน์ ์ผ๋ก ํน์ฑ์ด ๋ณํ๋์ง ์ฃผ๋ชฉํ์ญ์์ค. ์ด๊ฒ์ ์ฌ์ด๋ ๋์์ธ์ ๊ธฐ๋ณธ์ ์ธ ๊ธฐ์ ์ ๋๋ค.
๋์งํธ ํํฐ๋ง ์๊ฐ (๊ฐ์ฐ ํฉ์ฑ)
๊ฐ์ฐ ํฉ์ฑ์ด ์ฌ์ธํ๋ฅผ ๋ํ์ฌ ์ฌ์ด๋๋ฅผ ๊ตฌ์ถํ๋ ๋ฐ๋ฉด, ๊ฐ์ฐ ํฉ์ฑ์ ๋ฐ๋ ๋ฐฉ์์ผ๋ก ์๋ํฉ๋๋ค. ์ฐ๋ฆฌ๋ ํ๋ชจ๋์ด ํ๋ถํ ์ ํธ(ํฑ๋ํ ๋๋ ํ์ดํธ ๋ ธ์ด์ฆ์ ๊ฐ์)๋ก ์์ํ ๋ค์ ํํฐ๋ฅผ ์ฌ์ฉํ์ฌ ํน์ ์ฃผํ์๋ฅผ ๊น์๋ด๊ฑฐ๋ ๊ฐ์ ์ํต๋๋ค. ์ด๋ ์กฐ๊ฐ๊ฐ๊ฐ ๋๋ฆฌ์ ๋ฉ์ด๋ฆฌ๋ก ์์ํ์ฌ ์กฐ๊ฐํด ํํ๋ฅผ ๋๋ฌ๋ด๋ ๊ฒ๊ณผ ์ ์ฌํฉ๋๋ค.
์ฃผ์ ํํฐ ์ ํ
- ์ ์ญ ํต๊ณผ ํํฐ: ์ด๊ฒ์ ํฉ์ฑ์์ ๊ฐ์ฅ ํํ ํํฐ์ ๋๋ค. ํน์ '์ฐจ๋จ' ์ง์ ์๋์ ์ฃผํ์๋ ํต๊ณผ์ํค๊ณ ๊ทธ ์์ ์ฃผํ์๋ ๊ฐ์ ์ํต๋๋ค. ์ฌ์ด๋๋ฅผ ๋ ์ด๋ก๊ณ , ๋ฐ๋ปํ๊ฑฐ๋, ๋จน๋จนํ๊ฒ ๋ง๋ญ๋๋ค.
- ๊ณ ์ญ ํต๊ณผ ํํฐ: ์ ์ญ ํต๊ณผ ํํฐ์ ๋ฐ๋์ ๋๋ค. ์ฐจ๋จ ์ง์ ์์ ์ฃผํ์๋ ํต๊ณผ์ํค๊ณ ์ ์ ๋ฐ ์ ์ญ ์ฃผํ์๋ ์ ๊ฑฐํฉ๋๋ค. ์ฌ์ด๋๋ฅผ ๋ ๊ฐ๋๊ฑฐ๋ ์จํ๊ฒ ๋ง๋ญ๋๋ค.
- ๋์ญ ํต๊ณผ ํํฐ: ํน์ ์ฃผํ์ ๋์ญ๋ง ํต๊ณผ์ํค๊ณ ๊ณ ์๊ณผ ์ ์์ ๋ชจ๋ ์ฐจ๋จํฉ๋๋ค. ์ด๋ '์ ํ' ๋๋ '๋ผ๋์ค' ํจ๊ณผ๋ฅผ ๋ง๋ค ์ ์์ต๋๋ค.
- ๋์ญ ์ ์ง (๋ ธ์น) ํํฐ: ๋์ญ ํต๊ณผ ํํฐ์ ๋ฐ๋์ ๋๋ค. ํน์ ์ฃผํ์ ๋์ญ์ ์ ๊ฑฐํฉ๋๋ค.
SciPy๋ก ํํฐ ๊ตฌํํ๊ธฐ
scipy.signal ๋ผ์ด๋ธ๋ฌ๋ฆฌ๋ ๋์งํธ ํํฐ๋ฅผ ์ค๊ณํ๊ณ ์ ์ฉํ๋ ๊ฐ๋ ฅํ ๋๊ตฌ๋ฅผ ์ ๊ณตํฉ๋๋ค. ์ฐ๋ฆฌ๋ ํต๊ณผ๋์ญ์์ ํํํ ์๋ต์ผ๋ก ์ ๋ช
ํ Butterworth ํํฐ๋ผ๋ ์ผ๋ฐ์ ์ธ ์ ํ์ ์ฌ์ฉํ ๊ฒ์
๋๋ค.
์ด ๊ณผ์ ์ ๋ ๋จ๊ณ๋ก ์ด๋ฃจ์ด์ง๋๋ค. ์ฒซ์งธ, ํํฐ์ ๊ณ์๋ฅผ ์ป๊ธฐ ์ํด ํํฐ๋ฅผ ์ค๊ณํ๊ณ , ๋์งธ, ์ด ๊ณ์๋ฅผ ์ค๋์ค ์ ํธ์ ์ ์ฉํ๋ ๊ฒ์ ๋๋ค.
from scipy.signal import butter, lfilter, freqz
def butter_lowpass_filter(data, cutoff, fs, order=5):
"""Apply a low-pass Butterworth filter to a signal."""
nyquist = 0.5 * fs
normal_cutoff = cutoff / nyquist
# Get the filter coefficients
b, a = butter(order, normal_cutoff, btype='low', analog=False)
y = lfilter(b, a, data)
return y
# --- Example Usage ---
# Start with a rich signal: sawtooth wave
saw_wave_rich = 0.5 * signal.sawtooth(2 * np.pi * 220 * np.linspace(0, DURATION, int(SAMPLE_RATE * DURATION), False))
print("Playing original sawtooth wave...")
sd.play(saw_wave_rich, SAMPLE_RATE)
sd.wait()
# Apply a low-pass filter with a cutoff of 800 Hz
filtered_saw = butter_lowpass_filter(saw_wave_rich, cutoff=800, fs=SAMPLE_RATE, order=6)
print("Playing filtered sawtooth wave...")
sd.play(filtered_saw, SAMPLE_RATE)
sd.wait()
# --- Visualization of the filter's frequency response ---
cutoff_freq = 800
order = 6
b, a = butter(order, cutoff_freq / (0.5 * SAMPLE_RATE), btype='low')
w, h = freqz(b, a, worN=8000)
plt.figure(figsize=(10, 5))
plt.plot(0.5 * SAMPLE_RATE * w / np.pi, np.abs(h), 'b')
plt.plot(cutoff_freq, 0.5 * np.sqrt(2), 'ko')
plt.axvline(cutoff_freq, color='k', linestyle='--')
plt.xlim(0, 5000)
plt.title("Low-pass Filter Frequency Response")
plt.xlabel('Frequency [Hz]')
plt.grid()
plt.show()
์๋ณธ ํํ๊ณผ ํํฐ๋ง๋ ํํ ์ฌ์ด์ ์ฐจ์ด๋ฅผ ๋ค์ด๋ณด์ญ์์ค. ์๋ณธ์ ๋ฐ๊ณ ์๋๋ฝ์ง๋ง, ํํฐ๋ง๋ ๋ฒ์ ์ ๊ณ ์ฃผํ ํ๋ชจ๋์ด ์ ๊ฑฐ๋์ด ํจ์ฌ ๋ ๋ถ๋๋ฝ๊ณ ์ด๋ก์ต๋๋ค. ์ ์ญ ํต๊ณผ ํํฐ์ ์ฐจ๋จ ์ฃผํ์๋ฅผ ์ค์ํํ๋ ๊ฒ์ ์ ์ ์์ ์์ ๊ฐ์ฅ ํํ์ ์ด๊ณ ์ผ๋ฐ์ ์ธ ๊ธฐ์ ์ค ํ๋์ ๋๋ค.
๋ณ์กฐ: ์์ง์๊ณผ ์๋ช ์ถ๊ฐํ๊ธฐ
์ ์ ์ธ ์ฌ์ด๋๋ ์ง๋ฃจํฉ๋๋ค. ๋ณ์กฐ๋ ๋์ ์ด๊ณ , ์งํํ๋ฉฐ, ํฅ๋ฏธ๋ก์ด ์ฌ์ด๋๋ฅผ ๋ง๋๋ ํต์ฌ์ ๋๋ค. ์๋ฆฌ๋ ๊ฐ๋จํฉ๋๋ค. ํ๋์ ์ ํธ(๋ณ์กฐ๊ธฐ)๋ฅผ ์ฌ์ฉํ์ฌ ๋ค๋ฅธ ์ ํธ(์บ๋ฆฌ์ด)์ ๋งค๊ฐ๋ณ์๋ฅผ ์ ์ดํ๋ ๊ฒ์ ๋๋ค. ์ผ๋ฐ์ ์ธ ๋ณ์กฐ๊ธฐ๋ LFO(Low-Frequency Oscillator)์ธ๋ฐ, ์ด๋ ๋จ์ง ์ธ๊ฐ์ ๊ฐ์ฒญ ๋ฒ์ ์ดํ์ ์ฃผํ์(์: 0.1 Hz ~ 20 Hz)๋ฅผ ๊ฐ์ง ์ค์ค๋ ์ดํฐ์ ๋๋ค.
์งํญ ๋ณ์กฐ (AM) ๋ฐ ํธ๋ ๋ชฐ๋ก
์ด๊ฒ์ LFO๋ฅผ ์ฌ์ฉํ์ฌ ์ฌ์ด๋์ ์งํญ์ ์ ์ดํ ๋ ๋ฐ์ํฉ๋๋ค. ๊ฒฐ๊ณผ๋ ํธ๋ ๋ชฐ๋ก๋ผ๊ณ ์๋ ค์ง ๋ณผ๋ฅจ์ ๋ฆฌ๋๋ฏธ์ปฌํ ๋จ๋ฆผ์ ๋๋ค.
# Carrier wave (the sound we hear)
carrier_freq = 300
carrier = generate_sine_wave(carrier_freq, DURATION, SAMPLE_RATE)
# Modulator LFO (controls the volume)
lfo_freq = 5 # 5 Hz LFO
modulator = generate_sine_wave(lfo_freq, DURATION, SAMPLE_RATE, amplitude=1.0)
# Create tremolo effect
# We scale the modulator to be from 0 to 1
tremolo_modulator = (modulator + 1) / 2
tremolo_sound = carrier * tremolo_modulator
print("Playing tremolo effect...")
sd.play(tremolo_sound, SAMPLE_RATE)
sd.wait()
์ฃผํ์ ๋ณ์กฐ (FM) ๋ฐ ๋น๋ธ๋ผํ
์ด๊ฒ์ LFO๋ฅผ ์ฌ์ฉํ์ฌ ์ฌ์ด๋์ ์ฃผํ์๋ฅผ ์ ์ดํ ๋ ๋ฐ์ํฉ๋๋ค. ๋๋ฆฌ๊ณ ๋ฏธ๋ฌํ ์ฃผํ์ ๋ณ์กฐ๋ ๊ฐ์์ ๋ฐ์ด์ฌ๋ฆฐ ์ฐ์ฃผ์๊ฐ ํํ๋ ฅ์ ๋ํ๊ธฐ ์ํด ์ฌ์ฉํ๋ ๋ถ๋๋ฌ์ด ์๋์ด์ ํ๋ค๋ฆผ์ธ ๋น๋ธ๋ผํ ๋ฅผ ์์ฑํฉ๋๋ค.
# Create vibrato effect
t = np.linspace(0, DURATION, int(SAMPLE_RATE * DURATION), False)
carrier_freq = 300
lfo_freq = 7
modulation_depth = 10 # How much the frequency will vary
# The LFO will be added to the carrier frequency
modulator_vibrato = modulation_depth * np.sin(2 * np.pi * lfo_freq * t)
# The instantaneous frequency changes over time
instantaneous_freq = carrier_freq + modulator_vibrato
# We need to integrate the frequency to get the phase
phase = np.cumsum(2 * np.pi * instantaneous_freq / SAMPLE_RATE)
vibrato_sound = 0.5 * np.sin(phase)
print("Playing vibrato effect...")
sd.play(vibrato_sound, SAMPLE_RATE)
sd.wait()
์ด๊ฒ์ FM ํฉ์ฑ์ ๋จ์ํ๋ ๋ฒ์ ์ ๋๋ค. LFO ์ฃผํ์๊ฐ ๊ฐ์ฒญ ๋ฒ์๋ก ์ฆ๊ฐํ๋ฉด ๋ณต์กํ ์ธกํ๋ ์ฃผํ์๋ฅผ ์์ฑํ์ฌ ํ๋ถํ๊ณ ์ข ์๋ฆฌ ๊ฐ์ผ๋ฉฐ ๊ธ์์ ์ธ ํค์ ๋ง๋ค์ด๋ ๋๋ค. ์ด๊ฒ์ด Yamaha DX7๊ณผ ๊ฐ์ ์ ๋์ฌ์ด์ ์ ์์ง์ ์ธ ์ฌ์ด๋์ ๊ธฐ๋ฐ์ ๋๋ค.
๋ชจ๋ ๊ฒ์ ์กฐํฉํ๊ธฐ: ๋ฏธ๋ ์ ๋์ฌ์ด์ ํ๋ก์ ํธ
์ฐ๋ฆฌ๊ฐ ๋ฐฐ์ด ๋ชจ๋ ๊ฒ์ ๊ฐ๋จํ๊ณ ๊ธฐ๋ฅ์ ์ธ ์ ๋์ฌ์ด์ ํด๋์ค์ ํตํฉํด ๋ด ์๋ค. ์ด๊ฒ์ ์ฐ๋ฆฌ์ ์ค์ค๋ ์ดํฐ, ์๋ฒจ๋กํ, ํํฐ๋ฅผ ๋จ์ผ์ ์ฌ์ฌ์ฉ ๊ฐ๋ฅํ ๊ฐ์ฒด๋ก ์บก์ํํ ๊ฒ์ ๋๋ค.
class MiniSynth:
def __init__(self, sample_rate=44100):
self.sample_rate = sample_rate
def generate_note(self, frequency, duration, waveform='sine',
adsr_params=(0.05, 0.2, 0.5, 0.3),
filter_params=None):
"""Generate a single synthesized note."""
num_samples = int(duration * self.sample_rate)
t = np.linspace(0, duration, num_samples, False)
# 1. Oscillator
if waveform == 'sine':
wave = np.sin(2 * np.pi * frequency * t)
elif waveform == 'square':
wave = signal.square(2 * np.pi * frequency * t)
elif waveform == 'sawtooth':
wave = signal.sawtooth(2 * np.pi * frequency * t)
elif waveform == 'triangle':
wave = signal.sawtooth(2 * np.pi * frequency * t, width=0.5)
else:
raise ValueError("Unsupported waveform")
# 2. Envelope
attack, decay, sustain, release = adsr_params
envelope = adsr_envelope(duration, self.sample_rate, attack, decay, sustain, release)
# Ensure envelope and wave are the same length
min_len = min(len(wave), len(envelope))
wave = wave[:min_len] * envelope[:min_len]
# 3. Filter (optional)
if filter_params:
cutoff = filter_params.get('cutoff', 1000)
order = filter_params.get('order', 5)
filter_type = filter_params.get('type', 'low')
if filter_type == 'low':
wave = butter_lowpass_filter(wave, cutoff, self.sample_rate, order)
# ... could add high-pass etc. here
# Normalize to 0.5 amplitude
return wave * 0.5
# --- Example Usage of the Synth ---
synth = MiniSynth()
# A bright, plucky bass sound
bass_note = synth.generate_note(
frequency=110, # A2 note
duration=1.5,
waveform='sawtooth',
adsr_params=(0.01, 0.3, 0.0, 0.2),
filter_params={'cutoff': 600, 'order': 6}
)
print("Playing synth bass note...")
sd.play(bass_note, SAMPLE_RATE)
sd.wait()
# A soft, atmospheric pad sound
pad_note = synth.generate_note(
frequency=440, # A4 note
duration=5.0,
waveform='triangle',
adsr_params=(1.0, 0.5, 0.7, 1.5)
)
print("Playing synth pad note...")
sd.play(pad_note, SAMPLE_RATE)
sd.wait()
# A simple melody
melody = [
('C4', 261.63, 0.4),
('D4', 293.66, 0.4),
('E4', 329.63, 0.4),
('C4', 261.63, 0.8)
]
final_melody = []
for note, freq, dur in melody:
sound = synth.generate_note(freq, dur, 'square', adsr_params=(0.01, 0.1, 0.2, 0.1), filter_params={'cutoff': 1500})
final_melody.append(sound)
full_melody_wave = np.concatenate(final_melody)
print("Playing a short melody...")
sd.play(full_melody_wave, SAMPLE_RATE)
sd.wait()
์ด ๊ฐ๋จํ ํด๋์ค๋ ์ฐ๋ฆฌ๊ฐ ๋ค๋ฃฌ ์๋ฆฌ๋ค์ ๊ฐ๋ ฅํ๊ฒ ๋ณด์ฌ์ค๋๋ค. ์ด๊ฒ์ ๊ฐ์ง๊ณ ์คํํด ๋ณด์๊ธฐ๋ฅผ ๊ถ์ฅํฉ๋๋ค. ๋ค๋ฅธ ํํ์ ์๋ํ๊ณ , ADSR ๋งค๊ฐ๋ณ์๋ฅผ ์กฐ์ ํ๊ณ , ํํฐ ์ฐจ๋จ ์ฃผํ์๋ฅผ ๋ณ๊ฒฝํ์ฌ ์ฌ์ด๋๋ฅผ ์ผ๋ง๋ ๊ธ๊ฒฉํ๊ฒ ๋ณ๊ฒฝํ ์ ์๋์ง ํ์ธํ์ญ์์ค.
๊ธฐ๋ณธ์ ๋์ด: ๋ค์ ๋จ๊ณ๋ ์ด๋๋ก?
์ฐ๋ฆฌ๋ ์ค๋์ค ํฉ์ฑ ๋ฐ DSP์ ๊น๊ณ ๋ณด๋ ์๋ ๋ถ์ผ์ ํ๋ฉด๋ง์ ๊ธ์์ต๋๋ค. ์ด๊ฒ์ด ์ฌ๋ฌ๋ถ์ ํฅ๋ฏธ๋ฅผ ์ ๋ฐํ๋ค๋ฉด, ํ๊ตฌํ ๋ช ๊ฐ์ง ๊ณ ๊ธ ์ฃผ์ ๋ ๋ค์๊ณผ ๊ฐ์ต๋๋ค.
- ์จ์ด๋ธํ ์ด๋ธ ํฉ์ฑ: ์ํ์ ์ผ๋ก ์๋ฒฝํ ํํ๋ฅผ ์ฌ์ฉํ๋ ๋์ , ์ด ๊ธฐ์ ์ ๋ฏธ๋ฆฌ ๋ น์๋ ๋จ์ผ ์ฃผ๊ธฐ ํํ์ ์ค์ค๋ ์ดํฐ ์์ค๋ก ์ฌ์ฉํ์ฌ ๋ฏฟ์ ์ ์์ ์ ๋๋ก ๋ณต์กํ๊ณ ์งํํ๋ ์์์ ๊ฐ๋ฅํ๊ฒ ํฉ๋๋ค.
- ๊ทธ๋ ์ธ ํฉ์ฑ: ๊ธฐ์กด ์ค๋์ค ์ํ์ ์์ ์กฐ๊ฐ(๊ทธ๋ ์ธ)์ผ๋ก ํด์ฒดํ ๋ค์ ์ฌ๋ฐฐ์ด, ๋๋ฆฌ๊ธฐ, ํผ์น ๋ณ๊ฒฝ์ ํตํด ์๋ก์ด ์ฌ์ด๋๋ฅผ ๋ง๋ญ๋๋ค. ๋ถ์๊ธฐ ์๋ ์ง๊ฐ๊ณผ ํจ๋๋ฅผ ๋ง๋๋ ๋ฐ ํ์์ ์ ๋๋ค.
- ๋ฌผ๋ฆฌ ๋ชจ๋ธ๋ง ํฉ์ฑ: ์ ๊ธฐ์ ๋ฌผ๋ฆฌ์ ์์ฑ(๊ธฐํ ํ, ํด๋ผ๋ฆฌ๋ท ๊ด, ๋๋ผ ๋ง)์ ์ํ์ ์ผ๋ก ๋ชจ๋ธ๋งํ์ฌ ์ฌ์ด๋๋ฅผ ๋ง๋ค๋ ค๋ ๋งคํน์ ์ธ ์ ๊ทผ ๋ฐฉ์์ ๋๋ค.
- ์ค์๊ฐ ์ค๋์ค ์ฒ๋ฆฌ: PyAudio ๋ฐ SoundCard์ ๊ฐ์ ๋ผ์ด๋ธ๋ฌ๋ฆฌ๋ ๋ง์ดํฌ ๋๋ ๊ธฐํ ์ ๋ ฅ์์ ์ค๋์ค ์คํธ๋ฆผ์ ์ค์๊ฐ์ผ๋ก ์ฒ๋ฆฌํ ์ ์๊ฒ ํ์ฌ ๋ผ์ด๋ธ ํจ๊ณผ, ๋ํํ ์ค์น ๋ฑ์ผ๋ก ๊ฐ๋ ๊ธธ์ ์ด์ด์ค๋๋ค.
- ์ค๋์ค ๋ถ์ผ์ ๋จธ์ ๋ฌ๋: AI์ ๋ฅ๋ฌ๋์ ์ค๋์ค ๋ถ์ผ๋ฅผ ํ์ ํ๊ณ ์์ต๋๋ค. ๋ชจ๋ธ์ ์๋ก์ด ์์ ์ ์์ฑํ๊ณ , ์ฌ์ค์ ์ธ ์ธ๊ฐ ์์ฑ์ ํฉ์ฑํ๊ฑฐ๋, ํผํฉ๋ ๋ ธ๋์์ ๊ฐ๋ณ ์ ๊ธฐ๋ฅผ ๋ถ๋ฆฌํ ์๋ ์์ต๋๋ค.
๊ฒฐ๋ก
์ฐ๋ฆฌ๋ ๋์งํธ ์ฌ์ด๋์ ๊ทผ๋ณธ์ ์ธ ์ฑ์ง๋ถํฐ ๊ธฐ๋ฅ์ ์ธ ์ ๋์ฌ์ด์ ๋ฅผ ๊ตฌ์ถํ๋ ๋ฐ๊น์ง ์ฌ์ ์ ํจ๊ป ํ์ต๋๋ค. ํ์ด์ฌ, NumPy, SciPy๋ฅผ ์ฌ์ฉํ์ฌ ์์ํ๊ณ ๋ณต์กํ ํํ์ ์์ฑํ๋ ๋ฐฉ๋ฒ์ ๋ฐฐ์ ์ต๋๋ค. ADSR ์๋ฒจ๋กํ๋ฅผ ์ฌ์ฉํ์ฌ ์ฌ์ด๋์ ์๋ช ๊ณผ ํํ๋ฅผ ๋ถ์ฌํ๊ณ , ๋์งํธ ํํฐ๋ก ์ฌ์ด๋์ ํน์ฑ์ ์กฐ๊ฐํ๋ฉฐ, ๋ณ์กฐ๋ก ๋์ ์ธ ์์ง์์ ์ถ๊ฐํ๋ ๋ฐฉ๋ฒ์ ๋ฐ๊ฒฌํ์ต๋๋ค. ์ฐ๋ฆฌ๊ฐ ์์ฑํ ์ฝ๋๋ ๋จ์ํ ๊ธฐ์ ์ ์ฐ์ต์ด ์๋๋ผ ์ฐฝ์์ ์ธ ๋๊ตฌ์ ๋๋ค.
ํ์ด์ฌ์ ๊ฐ๋ ฅํ ๊ณผํ ์คํ์ ์ค๋์ค ์ธ๊ณ์์ ๋ฐฐ์ฐ๊ณ , ์คํํ๊ณ , ์ฐฝ์กฐํ๊ธฐ ์ํ ๋ฐ์ด๋ ํ๋ซํผ์ ์ ๊ณตํฉ๋๋ค. ํ๋ก์ ํธ๋ฅผ ์ํ ๋ง์ถคํ ์ฌ์ด๋ ํจ๊ณผ๋ฅผ ๋ง๋ค๊ฑฐ๋, ์ ๊ธฐ๋ฅผ ๋ง๋ค๊ฑฐ๋, ๋จ์ํ ๋งค์ผ ๋ฃ๋ ์๋ฆฌ ๋ค์ ์๋ ๊ธฐ์ ์ ์ดํดํ๋ ๊ฒ์ด ๋ชฉํ์ด๋ , ์ฌ๊ธฐ์ ๋ฐฐ์ด ์๋ฆฌ๋ค์ ์ฌ๋ฌ๋ถ์ ์ถ๋ฐ์ ์ ๋๋ค. ์ด์ ์คํํ ์ฐจ๋ก์ ๋๋ค. ์ด ๊ธฐ์ ๋ค์ ์กฐํฉํ๊ณ , ์๋ก์ด ๋งค๊ฐ๋ณ์๋ฅผ ์๋ํ๊ณ , ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ์ฃผ์ ๊น๊ฒ ๋ค์ด๋ณด์ญ์์ค. ๋ฐฉ๋ํ ์ฌ์ด๋์ ์ฐ์ฃผ๊ฐ ์ด์ ์ฌ๋ฌ๋ถ์ ์๋์ ์์ต๋๋ค. ๋ฌด์์ ๋ง๋์๊ฒ ์ต๋๊น?